金屬材料成型工藝基礎(chǔ)重點(diǎn)

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1、第一章：金屬的液態(tài)成型一、充型：1.充型概念：液態(tài)合金填充鑄型的過(guò)程，簡(jiǎn)稱充型。2.充型能力：液態(tài)合金充滿鑄型型腔，獲得形狀完整、輪廓清晰鑄件的能力。n充型能力不足時(shí)，會(huì)產(chǎn)生澆不足、冷隔、夾渣、氣孔等缺陷n影響充型能力的主要因素n⑴合金的流動(dòng)性—液態(tài)合金本身的流動(dòng)能力a化學(xué)成分對(duì)流動(dòng)性的影響—純金屬和共晶合金的成分的流動(dòng)性好b工藝條件對(duì)流動(dòng)性的影響—澆注溫度、充型能力、鑄型阻力c流動(dòng)性的實(shí)驗(yàn)n⑵工藝條件：a、澆注溫度一般T澆越高，液態(tài)金屬的充型能力越強(qiáng)。b、鑄型填充條件—鑄型的許熱應(yīng)力c、充型壓力：態(tài)金屬在流動(dòng)方向上所受的壓力越大，充型能力越強(qiáng)。d、鑄件復(fù)雜程度:構(gòu)復(fù)雜，流動(dòng)阻力大

2、，鑄型的充填就困難e、澆注系統(tǒng)的的結(jié)構(gòu)澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，流動(dòng)阻力越大，充型能力越差。f、折算折算厚度也叫當(dāng)量厚度或模數(shù)，為鑄件體積與表面積之比。折算厚度大，熱量散失慢，充型能力就好。鑄件壁厚相同時(shí)，垂直壁比水平壁更容易充填?！绊戣T型的熱交換影響動(dòng)力學(xué)的條件（充型時(shí)阻力的大?。仨氃诒ＷC工藝條件下金屬的流動(dòng)性好充型能力才好。二、冷卻⑴影響凝固的方式的因素：a.合金的結(jié)晶溫度范圍—合金的結(jié)晶溫度范圍愈小，凝固區(qū)域愈窄，愈傾向于逐層凝固。金屬和共晶成分的合金是在恒溫下結(jié)晶的。由表層向中心逐層推進(jìn)(稱為逐層凝固)方式，固體層內(nèi)表面比較光滑，流動(dòng)阻力小，流動(dòng)性好。b.鑄件的溫度梯度

3、—在合金結(jié)晶溫度范圍已定的前提下，凝固區(qū)域的寬窄取決與鑄件內(nèi)外層之間的溫度差。若鑄件內(nèi)外層之間的溫度差由小變大，則其對(duì)應(yīng)的凝固區(qū)由寬變窄。⑵凝固:a.逐層凝固—充型能力強(qiáng)，便于防止縮孔、縮松?；诣T鐵和鋁硅合金等傾向于逐層凝固。b.糊狀凝固—充型能力差，難以獲得結(jié)晶緊實(shí)的鑄件球鐵傾向于糊狀凝固。c.中間凝固—⑶收縮:a.液態(tài)收縮從澆注溫度到凝固開(kāi)始溫度之間的收縮。由溫度下降引起。T澆—T液用體收縮率表示b.凝固收縮從凝固開(kāi)始到凝固終止溫度間的收縮。由狀態(tài)改變、溫度下降和相變?nèi)糠纸M成。T液—T固用體收縮率表示——液態(tài)收縮與凝固收縮產(chǎn)生的缺陷：1)縮孔產(chǎn)生部位：通常在鑄件上部，或最后凝

4、固的部分,呈倒錐形，內(nèi)表面粗糙。產(chǎn)生條件：鑄件由表及里地逐層凝固，即純金屬或共晶成分的合金易產(chǎn)生縮孔。影響因素：合金的液態(tài)收縮↑，凝固收縮↑→縮孔容積↑澆注溫度↑→縮孔容積↑；鑄件較厚→縮孔容積↑2)縮松縮松：分散在鑄件某些區(qū)域內(nèi)的細(xì)小孔洞，分為宏觀縮松和顯微縮松兩種，顯微縮松分布更為廣泛。形成條件:主要出現(xiàn)在結(jié)晶溫度區(qū)間大呈糊狀凝固的合金中。3）和縮松的危害：鑄件的致密性降低，降低有效的受力面積，降低有效受力面積。4）孔和縮松的防止：a.工藝措施:設(shè)冒口，加冷鐵，使鑄件實(shí)現(xiàn)“順序凝固”,以利“補(bǔ)縮”或轉(zhuǎn)移縮孔和縮松至澆冒口。b.順序凝固-順序凝固是指鑄件按規(guī)定方向從一部分到另一部

5、分逐漸凝固的過(guò)程。c.固態(tài)收縮從凝固終止溫度到室溫間的收縮。由溫度下降和相變兩部分組成。T固—T室用線收縮率表示——固態(tài)收縮產(chǎn)生的缺陷：產(chǎn)生鑄造應(yīng)力、變形和開(kāi)裂1.鑄造應(yīng)力:件在凝固以后的繼續(xù)冷卻過(guò)程中，其固態(tài)收縮受到阻礙，鑄件內(nèi)部即將產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。按成因可分為3種;——收縮應(yīng)力：是有鑄型的機(jī)械阻礙引起的，也叫機(jī)械阻礙應(yīng)力，屬于零食應(yīng)力?！嘧儜?yīng)力：鑄件固態(tài)時(shí)相變產(chǎn)生體積變化而引起的應(yīng)力?！獰釕?yīng)力：由于鑄件的壁厚不均勻，個(gè)部分的冷卻速度不同，同一時(shí)刻住家個(gè)部分收縮量不同，在相互的制約下產(chǎn)生的應(yīng)力。其形成的3個(gè)階段：（10圖1-8）——熱應(yīng)力及機(jī)械應(yīng)力的危害：有殘余應(yīng)力的鑄件，經(jīng)機(jī)

6、械加工，一段時(shí)間后，將產(chǎn)生變形，影響零件精度——熱應(yīng)力的防止：盡量減小鑄件個(gè)部分的溫差，改善砂型和砂芯的退讓性，盡量避免出現(xiàn)牽制收縮的結(jié)構(gòu)，去應(yīng)力退火。2.鑄件的變形:(1)當(dāng)鑄造應(yīng)力形成時(shí)，若超過(guò)合金的屈服極限低于強(qiáng)度極限，則產(chǎn)生塑性變形。(2)鑄件內(nèi)殘留應(yīng)力引起的鑄件變形，即自發(fā)地通過(guò)變形來(lái)減緩其內(nèi)應(yīng)力?！T件變形的防止：a.工藝上采用同時(shí)凝固原則，減小溫差，均勻冷卻；適用于收縮小或傾向于糊狀凝固的合金，如灰鑄鐵、錫青銅等。b.鑄件壁厚盡量均勻、對(duì)稱c.反變形法模樣制成與變形方向正好相反的形狀以抵消其變形的方法叫反變形法。適用于細(xì)長(zhǎng)易變形鑄件。d.時(shí)效處理時(shí)效處理是去除殘余應(yīng)

7、力防止變形的有效方法。i)自然時(shí)效，將鑄件置于露天半年以上；ii)人工時(shí)效，550-650℃去應(yīng)力退火。時(shí)效處理宜放在粗加工之后，以便將鑄造應(yīng)力、粗加工產(chǎn)生應(yīng)力一并消除。3.鑄件的裂紋：當(dāng)鑄造應(yīng)力大于鑄件金屬的強(qiáng)度極限時(shí)，鑄件變產(chǎn)生裂紋——熱裂紋：是指鑄件在凝固的末期的高溫下產(chǎn)生的裂紋，他的產(chǎn)生傾向與合金的收縮率、高溫強(qiáng)度、鑄件結(jié)構(gòu)、鑄件阻力等有關(guān)?！獰崃鸭y的防止：①應(yīng)盡量選擇凝固溫度范圍小，熱裂傾向小的合金。②應(yīng)提高鑄型和型芯的退讓性，以減小機(jī)械應(yīng)力。③對(duì)于鑄鋼件